Effectiveness of Mycorrhizal Fungi in Agriculture

Abstract

Mycorrhizal fungus forms a mutual benefit as a result of interactions between many plant roots and mycelium structures. While mycorrhizal fungus in this relationship provides essential carbon and organic matter from plants, it also helps to plant uptaking water, nutrients, salt and metabolites. Thus, the both sides in this interaction provide benefit from each other. The important mycorrhizal groups used in various areas of agriculture are endomycorrhizae and ectomycorrhizae. Mycorrhizal fungi and their symbiotic relationships with plant roots is one of the most important example of demonstrating the nutrient exchange between host and heterotrophic organisms feeding patterns that contributes significally to our understanding of the ecological balance in the nature. Nowadays, a large number of effective detection of mycorrhizal fungi that form a symbiotic partnership with the plant has been identified by many studies. This reviewed will be focused on the importance of mycorrhizal fungi use in many areas of agriculture, especially the effects on plant development, plant diseases, the soil fertility and improvement. 

Keywords

• Mycorrhizae,Mycorrhizal Fungi,Endomycorrhizae,Ectomycorrhizae

Tarımda Mikorizal Fungusların Etkinliği

Abstract

.Mikoriza, oluşturduğu misel yapıları ile birçok bitkinin kökleri arasındaki etkileşim sonucunda her iki organizmanın da karşılıklı yararlanmasına dayanan bir ilişki oluşturmaktadır. Bu ilişkide mikorizal fungus, gelişimi için bitkiden karbon ve esansiyel organik maddeleri temin ederken, bitkinin de su ile besin elementleri, tuz ve metabolitleri alınmasına yardımcı olmaktadır. Böylece, bu etkileşimde her iki taraf da yarar sağlamaktadır. Tarımda değişik alanlarda kullanılan mikorizal gruplardan en önemlileri endomikoriza ve ektomikorizalardır. Mikorizal funguslar ve bitki kökleri arasındaki bu simbiyotik ilişki, doğadaki ekolojik dengenin anlaşılmasına büyük katkılar sağlayan ototrof konukçu ile heterotrof organizma arasındaki besin alışverişini ortaya koyan en güzel örneklerden birisidir. Günümüze çok sayıda bitkinin funguslarla simbiyotik bir ortaklık oluşturduğu çeşitli çalışmalarla tespit edilmiştir. Bu derlemede, mikoriza kullanımının tarımın birçok alanında özellikle toprak ıslahı ve verimliliği, bitki gelişimi, bitki hastalıkları üzerine olan etkileri ve önemi hakkında bilgi verilmiştir. 

Keywords

• Mikoriza,Mikorizal Fungus,Endomikoriza,Ekzomikoriza

References

1. Aka-Kaçar Y., Akpınar Ç., Agar A., Yalçın-Mendi Y., Serçe S. ve Ortaş I., The effect of mycorrhizas in nutrient uptake and biomass of cherry rootstocks during acclimatization, Romanian Biotechnological Letters, 15 (3): 5246-5250 (2010).
2. Akay A. ve Karaarslan E., Mikoriza Aşılanmış Kudret Narı (Momordica charantia) Bitkisine Farklı Dozlarda Fosforlu Ve Demirli Gübre Uygulamasının Yaprak Klorofil İçeriğine Etkisi, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2(3): 103-108 (2012).
3. Akitsu, N., Hattori, T., Seo, G.S., Ohta, A. and Shimada, M., A possible role of oxalate produced in the symbiotic culture system with a host plant Pinus densiflora and a mycorrhizal fungus Lactarius hatsudake, Wood Research, 87: 13-14 (2000).
4. Allen F. M., The ecology of mycorrhizae. Cambridge University Press. pp 184 (1991).
5. Almaca A., Almaca N. D., Söylemez S. ve Ortaş İ., The effects of mycorrhizal species and different doses of phosphorus on pepper (Capsicum annuum L.) yield and development under field conditions, Journal of Food Agriculture and Environment, Vol.11 (3&4): 647-651 (2013).
6. Almaca A., Tarımsal Üretimde Mikorizanın Önemi, Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 18 (2), 58-67 (2014).
7. Altınok H. H., Doğu Akdeniz Bölgesi’nde patlıcanda Fusarium solgunluğu hastalığı (Fusarium oxysporum schlecht f.sp. melongenae Matuo and Ishigami)’nın yaygınlığı, etmenin moleküler karakterizasyonu ve bitkide hastalığa karşı dayanıklıığın uyarılması, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 141 (2006).
8. Altuntaş Ö., Abak K.ve Daşgan Y. H., Serada biber yetiştiriciliğinde arbusküler mikorhizal fungus kullanımının bitki gelişimi ve verime etkileri, Selçuk Tarım Bilimleri Dergisi, 2(2): 144-151 (2015).

9. Amaranthus M. P., Mycorrhizal management-A look beneath the surface at plant establishment and growth, http://www.fungi.com (2004).
10. Anonim (2014). http://www.bioglobal.com.tr
11. Anonymous (2007). Ectomycorrhizal fungi. http://www.nifg.org.uk/ecto.htm.
12. Aysan E. and Demir S., Using arbuscular mycorrhizal fungi and Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli against Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary in the common bean (Phaseolus vulgaris L.), Plant Pathology Journal, 8: 74-78 (2009).
13. Baylis G. T. S., Effect of vesicular-arbuscular mycorrhizas on growth of Griselinia littoralis (Cornaceae), New Phytologist, 58 (3): 274-278 (1959).
14. Bieleski R. L., Phosphate pools, phosphate avability, Annual Review of Plant Biology, 24 :225-252 (1973).
15. Biçici M., Bitki hastalık etmenleri ile biyolojik mücadelenin başarısını arttırmada mikoriza’nın rolü, Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 2 (2): 139-174 (2011).
16. Carlile M. J.and Watkinson S. C., The Fungi. Academic Press, New York, pp 482 (1995).
17. Çınar Z., Karpuzda fusarıum solgunluğuna (Fusarium oxysporum f.sp. niveum) karşı mikorizal funguslar ve abiyotik uyarıcıların etkilerinin belirlenmesi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Adana, s. 70 (2011).
18. Dalpe Y. and Monreal M., Arbuscular mycorrhiza inoculum to support sustainable cropping systems, Online. Crop Management, (2004).
19. Davies F. T. Jr., Potter J. R. and Linderman R. G., Mycorrhiza and repeated drought exposure affect drought resistance and extra radical hyphae development of paper plants independent of plant size and nutrient content, Journal Plant Physiology, 139: 289-294 (1992).
20. Davis R. M., Influence of vesicular-arbuscular mycorrhizae on Phytophthora root rot of three-crop plant, Phytopathology, 68: 1614-1617 (1978).
21. Davis R. M., Influence of Glomus fasciculatus and soil phosphorus on Verticillium wilt of cotton, Phytopathology, 69: 453-456 (1979).
22. Dehne, H.W. and Schanbeck F., Untersuchungen zum einfluss der endotrophen mykorrhiza auf pflanzenkrankheiten, II. Phenolstoffwechsel und Lignifizierung, Phytopathology, 95: 210-216 (1979).
23. Demir S. ve Onoğur E., Bitkilerde vesiküler-arbüsküler mikoriza oluşumunun bitki besleme ve bitki korumadaki önemi, Anadolu Dergisi, 9(2): 12-32 (1999).
24. Demir S.ve Akköprü A., Using of Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) for biocontrol of soil-borne fungal plant pathogens, In: Biological Control of Plant Diseases Chincholkar SB and Mukerji KG (eds), Haworth Press, NY, USA, pp. 17-37 (2007).
25. Erzurumlu G. S. ve Kara E. E., Mikoriza konusunda Türkiye’de yapılan çalışmalar, Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 7 (2): 55-65 (2014).
26. Frank A.B., Über die auf wurzelsymbiose beruhende ernährung gewisser baume durch unterirdische pilze, Berichte der Deutsche Botanische Gesellschaft, 3: 128-145 (1885).
27. Gai J. P., Christie P., Feng G. and Li X. L., Twenty years of research on community composition and species distribution of arbuscular mycorrhizal fungi in China, Mycorrhiza, 16: 229-239 (2006).
28. Garcia-Garrido J. M. and Ocampo J. A., Interaction between Glomus mosseae and Erwinia carotovora and its effects on the growth of tomato plants, New Phytologist,110 (4): 551-555 (1988).
29. Garcia-Garrido J. M. and Ocampo J. A., Effect of VA mycorrhizal infection of tomato on damage caused by Pseudomonas syringae, Soil Biology and Biochemistry, 21 (1): 165-167 (1989).
30. Graham J. H., Leonard R.T. and Menge J.A., Membrane–mediated decrase in root exudation responsible for phosphorus inhibition of vesicular–arbuscular mycorrhiza formation, Plant Physiology, 68: 548-552 (1981).
31. Harley J. L. and Smith S. E., Mycorrhizal symbiosis. Academic Press.London, pp 63 (1983).
32. Hayman D.S., Endogone spore number in soil and WAM in wheat as influenced by season and soil treatment. Transactions of the British Mycological Society, 54: 219-226 (1970).
33. Hayman D., Mycorhiza and it’s significance in horticulture, The Plantsman, 2(4): 214-224 (1981).
34. Holt J. R., Systematic biology-fungi. Course syllabus, Susquehanna University, Pennsylvania, USA (2009).
35. Hu Z. J. and Gui X. D., Pretransplant inoculation with VA mycorrhizal fungi and fusarium blight of cotton, Soil Biology and Biochemistry, 23: 201-203 (1991).
36. Isaac S., Fungal Plant Interactions, Chapman and Hall, London, UK, pp 418 (1992).
37. Kara Ö., Mikoriza ve orman ağaçları için önemi, I. Ulusal Orman Fakülteleri Öğrenci Kongresi Bildirileri, 4-5 Mayıs, s. 199-205, İstanbul (2000).
38. Kara Ö. ve Tilki F., Mikoriza ve ormancılıkta kullanımı, İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, 51(1): 127-139 (2001).
39. Khan A. G., Growth effect of VA mycorrhiza on crops in the field in Endomycorrhizas, London, pp 419-435 (1975).
40. Kibar B. ve Pekşen A., Ektomikorizanın tarım ve ormancılık bakımından önemi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 22 (2): 232-238 (2007).
41. Kibar B. ve Pekşen A., Lactarius pyrogalus mantar türünün farklı izolatlarının ve inokulasyon uygulamalarının fındık (Corylus avellana) fidanında ektomikoriza oluşumu ve fidan gelişimi üzerine etkisi, Düzce Üniversitesi Ormancılık Dergisi, 7(2): 89-104 (2011).
42. Kibar B. ve Pekşen A., Lactarius pyrogalus’un değişik inokulum uygulamalarının fındıkta (Corylus avellana) bitki gelişimi üzerine etkileri, Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 31 (2016) 191-198 (2016).
43. Koide R.T. and Mosse B., A history of research on arbuscular mycorrhiza, Mycorrhiza, 14: 145-163 (2004).
44. Li X. L., Marschner H. and George E., Acquisition of phosphorus and copper in VA-mycorrhizal hyphae and root-to-shoot transport in white clover, Plant and Soil, 135: 49-57 (1991).
45. Liu, R.J., Effect of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi on Verticillium wilt of cotton. Mycorrhizae, 5(4): 293-297 (1995).
46. Matsubara Y., Tamura, H. and Harada, T., Growth enhancement and Verticillium wilt control by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungus inoculation in eggplant, Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 64(3): 555-561 (1995).
47. Marschner H., Mycorrhizas. mineral nutrition of higher plants, Academic Press, pp 566-595 (1995).
48. Martin F. and Slater H., An evolving host for mycorrhizal research, New Phytologist, 174(2):225-228 (2007).
49. Marx D. H., Forest application of the ectomycorrhizal fungus Pisolithus tinctorius, The Prize, Ectomycorrhizal fungi, Lecture: Part I of II (2001).
50. Menge J. A., Labanauskas C. K., Jonhson E. L. V. and Platt R. G., Partical substitution of mycorrhizal fungi for phosphorus fertilization in the greenhouse culture of citrus, Soil Science Society of America Journal, 42: 926 -930 (1978).
51. Menge J. A., Jarrel W., Labanauskas, W. M., Ojala J. C., Huszar C. E., Johnson L. V. and Sibert D., Predicting mycorrhizal dependency of troyer citrange on Glomus fasciculatus in California citrus soils, Soil Science Society of America Journal, pp 43 (1980).
52. Molina R., O’Dell T., Luoma D., Amaranthus M., Castellano M. and Russel K., Biology, ecology and social aspects of wild edible mushrooms in the forests of the Pacific Northwest: a preface to managing commercial harvest, General Technical Report, Portland, pp 42 (1993).
53. Molina R., Pilz D., Smith J., Dunham S., Dreisbach T., O’Dell T. and Castellano M., Conservation and management of forest fungi in the Pacific Northwestern United States: an integrated ecosystem approach, Cambridge University Press, pp. 10-63 (2001).
54. Monther M. T., Mechanisms involved in the biological control of tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum using arbuscular mycorrhizal fungi, Universiti Putra, Malaysia (2009).
55. Moser M. and Haselwandter K., Ecophysiology of mycorrhizal symbiosis, Encylopedia of Plant Physiology, 12: 391-421 (1975).
56. Mossea B., Vesicular-arbuscular mycorrhiza research for tropical agriculture. Research Bulletin. Hawaii Institute of Tropical Agriculture and Human Resources, pp 82 (1981).
57. Mycorrhizal associations. David Moore's World of Fungi: Where mycology starts. http://mycorrhizas.info (2008).
58. Ocak E. ve Demir S., Toprak verimliliği ve bitki gelişiminde peyniraltı suyu ve Arbusküler Mikorhizal Fungus (AMF)’un önemi, YYÜ Tarım Bilimleri Dergisi (YYU J AGR SCI), 22(1): 48-55 (2012).
59. Ortaş (1998). http://www.ekizfidancilik.com
60. Ortaş, İ., Do plants depend on mycorrhizae in terms of nutrient requirement ınternational conference on sustainable land use and management, Çanakkale (2002).
61. Özgönen, H., Biçici, M. and Erkılıç, A., The effect of salicyclic acid and endomycorrhizal fungus Glomus etunicatum on plant development of tomatoes Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f.sp. lycorpersici, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 25:25-29 (2001).
62. Özgönen, H., Biberde kökboğazı yanıklığı (Phytophthora capsici Lenion)’na karşı mikorizal funguslar, salisilik asit ve DL-β-amino-Nbutirik asit ile dayanıklılığın teşvik edilmesi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı, Doktora Tezi, s. 122 (2004).
63. Özgönen H., Armüsküler mikorizal fungusların pamukta bitki gelişimine ve Verticillium Solgunluğu(Verticillium dahliae Kleb.) Üzerine etkileri, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15 (3):171-177 (2011).
64. Öztekin G. B. ve Ece M., Sera domates yetiştiriciliğinde Symbion AM (Glomus fasciculatum) inokulasyonunun bitki gelişimi, verim ve meyve kalitesi üzerine etkisinin belirlenmesi, Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 1(1): 35-42 (2014).
65. Pekşen A. ve Kibar B., Yenilebilir ektomikorizal mantarların yetiştiriciliği ve bu konuda yapılan çalışmalar, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22 (2): 239- 247 (2007).
66. Peterson R.L. and Farquhar M.L., Mycorrhizas-Integrated development between root and fungi, Mycologia, 86 (3): 311-326 (1994).
67. Peterson R.L., Massicotte H.B. and Melville L.H., Anatomy and Cell Biology. Mycorrhizas, National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario, pp: 173 (2004).
68. Plantscience4u, (2016). http://www.plantscience4u.com.
69. Pozo M. J., Cordier C., Dumas-Gaudot E., Gianinazzi S., Barea J. M. and Azcon-Aguilar C., Localized versus systemic effect of arbuscular mycorrhizal fungi on defense responses to Phytophthora infection in tomato plants, Journal of Experimental Botany, 53 (368): 525-534 (2002).
70. Redecker D., Glomeromycota. arbuscular mycorrhizal fungi and their relative (s), The Tree of Life Web Project, (2008).
71. Repac, I., Ectomycorrhiza formation and growth of Picea abies seedlings inoculated with alginate-bead fungal inoculum in peat and bark compost substrates, Forestry, 80(5): 517-530 (2007).
72. Robson A., Abbott L. K. and Schweiger P. F., Benefits of VA mycorrhizas in agricultural and horticultural production, 9th North American Conference on Mycorrhizae Guelph, Ontario, Canada, 51: 231-239 (1993).
73. Sharma A. K., Johri B. N. and Gianinazzi S., Vesicular-arbuscular mycorrhizae in relation to plant disease. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 8 (6): 559-563 (1992).
74. Sieverding E., Vesicular-arbuscular mycorrhizae management in tropical agrosystems, Technical Cooperation, Federal Rebpublic of Germany pp 372 (1991).
75. Smith S. E. and Read J. D., Mycorrhizal symbiosis, (Ed) by A D. Robson. Kluwer Academic Publishers. London, pp 36 (1997).
76. Smith S. E. and Read D. J., Mycorrhizal symbiosis, 3th Ed., Academic Press, pp 800 (2008).
77. Song Y. Y., Zeng R. S., Xu J. F., Li J., Shen X. and Yihdego W. G., Interplant communication of tomato plants through underground common mycorrhizal networks, PLoS One. 13; 5(10): 13324 (2010).
78. Souza, L.A.B., Filho, G.N.S., Oliveira, V.L., Efficiency of ectomycorrhizal fungi on phosporus uptake and eucalypt growth promotion, Pesquisa Agropecuaria Brasileira, 39(4): 349-355 (2004).
79. Subramanian K. S., Charest C., Dwyer L. M., and Hamilton R. I., Arbuscular mycorrhizal and water relations in maize under drought stress at tasseling, New Phytologist, 129: 643-650 (1995).
80. Thompson J. P., Soil sterilization methods to show VA-Mycorrhizae aid P and Zn nutrition of wheat in vertisols, Soil Biology and Biochemistry 22 (2): 229-240 (1990).
81. Tilki F. ve Kara Ö., Silvikültürel müdahalelerin ektomikoriza mantarları üzerine etkisi, Gazi Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 4(1): 81-90 (2004).
82. Toprak B., Yıldız O., Altundağ E., Güner T., Sargıncı M., Pekşen A. ve Mutlu, Ö., Ektomikoriza ve endomikoriza aşılamasının toros sediri (Cedrus libani), karaçam (Pinus nigra) ve saçlı meşe (Quercus cerris) fidanlarının büyümeleri üzerine etkileri, Doğu Akdeniz Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Ekoloji 2014 Sempozyumu Bildiri Özetleri Kitabı, (1-4 Mayıs 2014), s. 51, Gazimağusa, Kıbrıs (2014).
83. Toprak B., Yıldız O., Sargıncı M., Güner Ş.T., Pekşen A., Çakır E. A., Mikoriza Uygulamasının Karaçam (Pinus nigra) Fidanlarının Morfolojik Özelliklerine Etkisi, Ormancılık Dergisi, 12(2): 258-269 (2016).
84. Turjaman, M., Tamai, Y., Segah, H., Limin, S.H., Osaki, M., Tawaray, K., Increase in early growth and nutrient uptake of Shorea seminis seedlings inoculated with two ectomycorrhizal fungi, Journal of Tropical Forest Science, 18(4): 243-249 (2006).
85. Tüfekçi S., Doğal Populasyonlardaki Toros Sediri (Cedrus libani A. Rich.) Mikorizasının İzole Edilmesi ve Çoğaltılıp Fidan Üretiminde Kullanılması, Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 179s, Adana (2007).
86. Yıldız, A., A native Glomus sp. from fields in Aydın province and effects of native and commercial mycorrhizal fungi inoculants on the growth of some vegetables, Turkish Journal of Biology, 34(4): 447-452 (2009).
87. Yücel, S., Elekçioğlu, H., Özgönen, H., Toktay, H. ve Ortaş, İ., Seralarda fungal kök hastalıklarına ve kök-ur nematodlarına karşı solarizasyon ve mikorizal fungus kombinasyonlarının etkilerinin araştırılması, Türkiye IX. Fitopatoloji Kongresi. 3-8 Eylül, Tekirdağ, s. 421-431(2001).